CN104533586A - 一种高排温汽油机的排气歧管结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及排气歧管领域，具体涉及一种高排温汽油机的排气歧管结构。包括四个排气歧管，四个排气歧管一端通过法兰分别连接四个气缸，另外一端汇合成一个排气歧管总管，还包括四个排气歧管法兰压板，一个排气歧管法兰并联垫片及八个紧固双头螺栓，紧固双头螺栓穿过法兰压板把排气歧管的法兰和法兰并联垫片压紧在气缸上，每个排气歧管法兰均配有两个紧固双头螺栓，第一、二排气歧管法兰共用两个法兰压板，第三、四排气歧管法兰共用另外两个法兰压板，第二、三排气歧管的两个法兰连为一体化并且通过四个紧固双头螺栓固定在气缸上。本发明解决了由于排气歧管热变形产生的法兰密封失效，排气外泄，法兰垫片烧蚀等问题。

Description

一种高排温汽油机的排气歧管结构

技术领域

本发明涉及排气歧管领域，具体的说是涉及一种高排温汽油机的排气歧管结构。

背景技术

直喷增压技术是汽油机小型化、节能减排的一种有效方法。高增压的一个直接效应是提高了发动机排气歧管的热负荷，许多高增压汽油机的排温已达到或超过950℃，相应的排气歧管最高金属温度达800℃以上。

为使发动机各缸排气歧管都具有良好的流动性及充分利用排气脉冲，优化的排气歧管采用歧管结合后的总管中置，总管长度为结构上许可的最短长度，使各缸排气脉冲尽可能直接进入增压器。对于4缸发动机，由于两外侧排气歧管（1,4缸）长度大于两中间位置排气歧管（2,3缸），在相同的进出口排气温差下外侧排气歧管热膨胀大于中间排气歧管。排气总管在4缸4冲程发动机的每一冲程都和某一缸的排气冲程相对应，因而其金属温度高于各缸歧管，而排气歧管法兰则由于缸盖的冷却具有排气歧管的最低金属温度。这种温度分布导致排气歧管在高热负荷条件下工作时总管向增压器侧热膨胀变形及1,4缸排气歧管向对称中心收缩变形。这种变形引起1,4缸排气歧管法兰向排气歧管对称中心方向滑移，垫片密封错位、同时法兰相对于密封面翘曲，使密封能力下降。严重时法兰密封失效，排气外泄，法兰垫片烧蚀。

高热负荷是直喷增压汽油机的排气歧管失效故障几率远高于其它机型的根本原因。和排气歧管结构设计有关的两种失效形式为：1）排气歧管向中心方向蠕变收缩变形；2）排气歧管法兰翘曲变形。这些失效模式都导致了排气歧管密封失效，排气向环境泄漏。除了对材料提出耐高温要求外，高热负荷也对排气歧管在整体结构及法兰密封设计提出了更高的要求。如何合理地设计整体结构及法兰密封以更好地适应于排气歧管在高排温工作时的热变形是排气歧管设计的一个挑战。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种高排温汽油机的排气歧管结构。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：

一种高排温汽油机的排气歧管结构，包括四个排气歧管，依次为第一、二、三、四排气歧管，与发动机的四个气缸一一对应，四个排气歧管一端通过法兰分别连接四个气缸，另外一端汇合成一个排气歧管总管，还包括四个排气歧管法兰压板，一个排气歧管法兰并联垫片及八个紧固双头螺栓，紧固双头螺栓穿过法兰压板把排气歧管的法兰和法兰并联垫片压紧在气缸上，每个排气歧管法兰均配有两个紧固双头螺栓，第一、二排气歧管法兰共用两个法兰压板，第三、四排气歧管法兰共用另外两个法兰压板，第二、三排气歧管的两个法兰连为一体化并且通过四个紧固双头螺栓固定在气缸上。

在第一、二排气歧管和第三、四排气歧管间采用薄壁腹板连接。

排气歧管法兰在放置法兰压板位置处设有铣切平面。

第一、四排气歧管的法兰面积大于第二、三排气歧管的法兰面积。

本发明的有益效果在于：解决了由于排气歧管热变形产生的法兰密封失效，排气外泄，法兰垫片烧蚀等问题，提高了发动机工作的可靠性，该结构简洁、拆装方便、性能可靠、实用性强。

附图说明

图1：本排气歧管结构在缸盖上安装的主视图，

图2：图1的左视图，

图3：排气歧管法兰并联垫片结构示意图，

图4：本发明的法兰压板结构图，

图5：本发明的排气歧管主视图，

图6：本发明的排气歧管后视图，

图7：本发明的排气歧管俯视图，

图8：本发明的排气歧管仰视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例： 参见图1至图8。

一种高排温汽油机的排气歧管结构，包括四个排气歧管，依次为第一、二、三、四排气歧管1、2、3、4，与发动机的四个气缸一一对应，四个排气歧管一端通过法兰分别连接四个气缸9，另外一端汇合成一个排气歧管总管5，还包括四个排气歧管法兰压板6，一个排气歧管法兰并联垫片7及八个紧固双头螺栓8，紧固双头螺栓8穿过法兰压板6把排气歧管的法兰和法兰并联垫片7压紧在气缸9上，每个排气歧管法兰均配有两个紧固双头螺栓8，第一、二排气歧管1、2法兰共用两个法兰压板6，第三、四排气歧管3、4法兰共用另外两个法兰压板6，第二、三排气歧管2、3的两个法兰连为一体化并且通过四个紧固双头螺栓8固定在气缸9上。

在第一、二排气歧管1、2和第三、四排气歧管3、4间采用薄壁腹板10连接。

排气歧管法兰在放置法兰压板6位置处设有铣切平面11。

第一、四排气歧管1、4的法兰面积大于第二、三排气歧管2、3的法兰面积。

本设计说明：本发明将第二、三排气歧管法兰连为一体共享四个紧固螺栓，使其和排气总管上的增压器安装法兰12形成一个三角形的稳定结构，从而消弱了第二、三排气歧管法兰的翘曲变形及排气总管向增压器侧的热膨胀变形时对排气歧管整体结构的影响。在第一、二和第三、四的排气歧管间采用薄壁腹板连接,使其以连体的第二、三排气歧管法兰为依托阻止第一、四排气歧管向对称中心收缩变形。由于腹板具有良好的传热性及因和排气歧管法兰保持一定距离而具有较好的弹性，腹板本身的热变形可以忽略。考虑到第一、四排气歧管法兰翘曲变形远大于第二、三排气歧管法兰及增大法兰面积可以削弱法兰的翘曲，加大第一、四排气歧管法兰面积。这种结构设计较好地抑制了排气歧管的蠕变收缩变形和排气歧管法兰的翘曲变形。

为尽可能地减少排气歧管法兰螺栓，每个法兰采用两个螺栓紧固。缸盖排气道出口通常设计成矩形或椭圆形。采用两个紧固螺栓时很难对排气道出口实现均匀密封。往往两螺栓连线分割的排气道面积具有很大的不对称性，因而螺栓力产生的密封压力在面积大的一侧小于面积小的一侧。为解决这一问题，本发明排气歧管采用压板方案以提高法兰面密封的均匀性。第一、二和第三、四的排气歧管法兰分别通过四个的法兰压板连接，并通过压板将排气歧管法兰压紧。螺栓力产生的密封压力通过压板重新分布，使法兰面受力均匀性提高，降低了排气歧管法兰受热变形时的翘曲，也使因排气歧管密封不严导致的漏气风险降低。压板的另一个功能是其将四个缸的排气歧管法兰连为一个整体，因而辅助抑制排气歧管的收缩变形。由于压板和排气歧管法兰不是一个真正意义上的整体件，不会发生四个缸的法兰为整体设计时常见的整个连体法兰平面的翘曲。因不是一个件，任一个法兰内部的变形应力不会传到压板上也不会由压板传到相邻法兰。为提高压板和各法兰的贴合，排气歧管法兰在压板位置处设有铣切平面，以保证法兰密封压力的均匀性及有效地抑制各缸法兰翘曲变形。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高排温汽油机的排气歧管结构，包括四个排气歧管，依次为第一、二、三、四排气歧管，与发动机的四个气缸一一对应，四个排气歧管一端通过法兰分别连接四个气缸，另外一端汇合成一个排气歧管总管，其特征在于：还包括四个排气歧管法兰压板，一个排气歧管法兰并联垫片及八个紧固双头螺栓，紧固双头螺栓穿过法兰压板把排气歧管的法兰和法兰并联垫片压紧在气缸上，每个排气歧管法兰均配有两个紧固双头螺栓，第一、二排气歧管法兰共用两个法兰压板，第三、四排气歧管法兰共用另外两个法兰压板，第二、三排气歧管的两个法兰连为一体化并且通过四个紧固双头螺栓固定在气缸上。

2.根据权利要求1所述的一种高排温汽油机的排气歧管结构，其特征在于：在第一、二排气歧管和第三、四排气歧管间采用薄壁腹板连接。

3.根据权利要求1所述的一种高排温汽油机的排气歧管结构，其特征在于：排气歧管法兰在放置法兰压板位置处设有铣切平面。

4.根据权利要求1所述的一种高排温汽油机的排气歧管结构，其特征在于：第一、四排气歧管的法兰面积大于第二、三排气歧管的法兰面积。